Kimyo texnologiya

31. misol.

Issiqlik balansi ma’lumotlariga asosan nechga issiqlikning kelishi 2095000 kDj/soat bo‘lishi lozimligida ferrit pechi forsunkasiga uzatilayotgan mazut sarfini hisoblang. Mazut xarorati 90⁰C mazut sochish uchun bosim 1013 kPa va t=300⁰C dagi bug‘ ishlatiladi. Bug‘ miqdori mazut massasining 60% ni tashkil etadi. Mazut Havo yordamida yoqiladi. Havo sarfi 11m³/kg; Havo xarorati 20⁰C.

Yechish: Mazut miqdorini x kg / soat deb belgilaymiz.
Issiqlik kelishi.
Pechga 90⁰C gacha qizdirilgan mazut bilan
x ∙ 1,96 ∙ 90 = 176,4x
(1,96 – mazutning issiqlik sig‘imi, kDj/(k2-k));
Mazutni sochish uchun uzatilayotgan bug‘ bilan
x ∙ 0,6 ∙ 3059 = 1835 x
(3059 – bosimi 1013 kPa va xarorati 300⁰C bo‘lgan o‘ta isitilgan suv bug‘i entalpiyasi, kDj/kg)
Havo bilan x ∙ 11 ∙ 1,29 = 14,19x
(1,29 – 20⁰C dagi Havoning issiqlik sig‘imi, kDj/(m³ ∙ k))
Mazut yonishi hisobiga 3850x
(38500 – 1 kg mazutning issiqlik hosil qilish xususiyati, kDj/kg)
Keladi.
Pechga ketayotgan umumiy issiqlik miqdori
Q_kelish= 176,4x + 1835x + 14,19x+38500x = 40525,6x ni tashkil etadi.
10% li yo‘qotishlarni hisobiga olingan mazut sarfi quyidagiga teng:
x= 20950000/(0,9 ∙ 40525,6) = 574 kg
32. misol.

Reaksiyaga 50% Na₂O ∙Fe₂O₃ kirishishi va so‘ndirish suv bilan olib borish shartida so‘ndirilgan ferrit (quruq modda hisobiga) tarkibini va suv sarfini hisoblang.

So‘ndirilgan Na₂CO₃ – 167,3; Fe₂O₃ – 2040,2; Na₂O ∙ Fe₂O_3­ – 2803 va aralashmalar 311,3 kg tarkibli spek keladi.
Yechish: reaksiyaga 2803/2 = 1401,5 kg ferrit kirishadi.
NaOH kg
Fe₂O₃ ∙ H₂O kg so‘ndirish mahsulotlari hosil bo‘ladi.
(40; 177,7 va 221,7 – NaOH, Fe₂O₃ ∙ H₂O va ferritning molekulyar massalari)
Shunday qilib, so‘ndirilgan quruq mahsulot tarkibi (kg) quyidagicha:
Na₂O 167,3

Na₂O ∙ Fe₂O₃ 1401,5

NaOH 505,7

Fe₂O₃ ∙ H₂O 1123,4

Fe₂O₃ 2040,2

Aralashmalar 311,3

Jami 5549,4

So‘ndirilgan suv sarfi:
kg
33. misol

Ferrit pechiga qaytarilayotgan yuvilgan temir oksididan Na₂O ∙ Fe₂O₃ – 2803, Fe₂O₃ - 2040 kg tarkibli spek chiqsa uning tarkibi va miqdorini aniqlang.

So‘ndirilgan va ishqorlash jarayonidan barcha ferrit NaOH va aktiv temir oksidi hosil qilib parchalanadi. Yuvilgan temir oksidi:

71,3% - Fe₂O₃, 0,77% NaOH, 0,89% Na₂CO₃ va 5,46% aralashmadan iborat.

Yechish:

Spekni qayta ishlash jarayonida hosil bo‘lgan Fe₂O₃ ∙ H₂O miqdori.

(2803 ∙ 178)/ 221,7 = 2246 kg
Bunda 178 va 221,7 - Fe₂O₃ ∙ H₂O va Na₂O ∙ Fe₂O₃ molekulyar massasi.
Gidratlangan temir oksidida Fe₂O₃ miqdori:
(2246 ∙ 160)/178 = 2019 kg
Bu yerda 160 - Fe₂O₃ ning molekulyar massasi.
So‘ndirilgandan so‘ng yuvilgan qoldiqdagi jami temir oksidi:
2040+2019 = 4059 kg
Yuvilgan oksid massasi (4059 ∙ 100) / 71,3 = 5692,4 kg ni tashkil etadi.
Ferrit pechiga qaytarilayotgan yuvilgan temir oksidi tarkibi, kg

NaOH	(0,77 ∙ 5692,4)/100 = 43,8
Na2CO3	(0,89 ∙ 5692,4)/100 = 50,7
Fe2O3	2040
Fe2O3 ∙ H2O	2246
Aralashmalar	(5693,4 ∙ 5,46)/100 = 311,3
H2O (farq bo‘yicha)	1000,6
Jami:	5692,4

34. misol.

Ikki bosqichli bug‘latishda eritmadagi NaOH ni yo‘qotadigan suv miqdori va korpuslar bo‘yicha bug‘ sarfini hisoblang. NaOH bo‘yicha qurilmaning unumdorligi 2t/soat. Eritmalar kontsentratsiyasi: bug‘latishdan oldin 28,4%; 1 – korpusda bug‘latishdan so‘ng 33,1%; 2 – korpusda bug‘latishdan so‘ng 43,5%. Isituvchi bug‘ bosimi 911,7 kPa. Bug‘latish apparatlaridagi sharbat bug‘i bosimi (kPa da): 1 – korpusda 173,3 , 2 – korpusda – 13,3. boshlang‘ich eritma xarorati 100⁰C . bug‘latish apparatini qizdirishning keyingi bosqich bug‘latishga uzatilayotganda sharbat bug‘i xarorati 1,5⁰C ga pasayadi. Issiqlik yo‘qotishlarni sharbatga olmasa bo‘ladi.

Yechish:

Bug‘latish jarayonida yo‘qotiladigan suv miqdori quyidagi formuladan aniqlanadi:

G_suv= 100q / C_bC_ox ∙ (C_ox – C_b)
Bunda: q – 100% li NaOH ga hisoblanganda qurilmaning unumdorligi, kg/soat;
C_b va C_ox – NaOH eritmalarining boshlang‘ich va oxirgi kontsentratsiyalari, %.
Bug‘lanadigan suv, kg:
1 – korpusda G_suv=
2 – korpusda G_suv=
Bug‘latish korpusni isitish uchun bug‘ sarfini quyidagi formuladan hisoblaymiz:

(i_i,i_c,i_n,h_b va h_ox – isituvchi va sharbat bug‘i, kondensat, boshlang‘ich va oxirgi eritmalar entalpiyalari, kDj/kg)
Hisob uchun zarur ko‘rsatkichlar VIII.6. rasmda va quyida keltirilgan:

	I	II
Bug‘latish apparatlaridagi bosim, kPa	173,3	13,3
NaOH kontsentratsiyasi
Boshlang‘ich eritmada, %	28,4	33,1
Bug‘latishdan keyin, %	33,1	43,5
Xaroratlar, ^0C
Shelokning qaynashi	139	84
Sharbat bug‘i	139	84
Isituvchi bug‘i	174,5	137,5
Entalpiyalar, kDj/kg
Isituvchi bug‘	2780	2760
Kondensat in	735	480
Sharbat bug‘i ic	2760	2660
Boshlang‘ich eritma hb	375	540
Oxirgi eritma	540	420

Bug‘lanishning 1 – 2 – bosqichlarida bug‘ sarfi, kg/soat:

G_suv=
G_suv=




6-Rasm. Har xil bosimda NaOH kontsentratsiyalari eritmalarni qaynash haroratiga bog‘liqligi
35. misol.

Qozonga kelayotgan shelokning tarkibi 52% li NaOH, chiqayotganini 55,1% bo‘lsa 1000 kg 92% li kaustik sodaga hisoblaganda birinchi qizdirish qozonni batareyalarida suvni bug‘latish uchun sarflanadigan issiqlik miqdorini aniqlang.

Yechish:

Kelayotgan eritma miqdori:

(1000 ∙ 0,92)/0,52 = 1770 kg
52% li NaOH eritmasining atmosfera bosimidagi qaynash xarorati VIII.6.rasmda ko‘rsatilgan. 150⁰C,

Entalpiyasi 732,3 kDj / kg.

Eritmaning umumiy entalpiyasi:
1770 ∙ 732,3 = 7296170 kDj
Oxirgi eritma miqdori: (1000 ∙ 0,92)/0,551 = 1670 kg

55,1% li eritmaning qaynash xarorati 153,2⁰C,

Entalpiyasi 778,5 kDj.

Eritmaning umumiy entalpiyasi:

1670 ∙ 778,5 = 1300100 kDj.
Bug‘lanib ketgan suv miqdori: 1770-1670 = 100 kg
Bug‘latishga issiqlik sarflari:
100 ∙ 2790 = 279000 kDj
(2790 – 101,3 kPa va 153,2⁰C da suv bug‘i entalpiyasi kDj/kg)
Degeneratsiyaga (suvsizlanish) ketgan issiqlik miqdori:

1300100 – 1296170 = 3930 kDj

Shunday qilib, 1 – qozonda sarflangan foydali issiqlik miqdori
3930+279000= 282930 kDj ga teng.
Amaliy mashg‘ulotlarga asoslanib issiqlikning foydali sarflarini umumiy issiqlik sarfidan 40% ni tashkil etadi deb qabul qilish mumkin.

Yoki u (282930 ∙ 100)/40 = 707320 kDj ni tashkil etadi.

Natriy karbonat bilan kaltsiy gidrooksid o‘zaro tahsiridan natriy gidrooksid va kalsiy karbonat hosil bo‘ladi:
Na₂CO₃+Ca(OH)₂ = 2NaOH+CaCO₃
Bu qaytar jarayon. Muvozanat sharoitlari gidroksid va kalsiy karbonat erituvchanligi orasidagi bog‘liqlik bilan aniqlanadi.
Xarorat pasayishi va oxirgi mahsulotdagi soda kontsentratsiyasi kamayishi bilan kaustifikatsiya darajasi ortadi. Lekin. Amalda reaktsiyalarning tahsirlashuv tezligini oshirish va kaltsiy karbonatning yirik kristal cho‘kmasini olish uchun jarayon 80-100⁰C da olib boriladi.
Odatda Na₂CO₃ ning 10-15% li eritmasi qo‘llaniladi. Bunda Na₂CO₃ ning 90-95% ga NaOH ga aylanishiga va 100-120 g/dm³ NaOH tutgan shelok olinishiga erishiladi.


Ishlab chiqarishning oxakli usuli.

(3 – sxema)

Na₂CO₃ Ca(OH)₂

Shlam

NaOH eritmasi


3 – sxema: Oxakli usulda kaustik soda ishlab chiqarish printsipial sxemasi.

Usulning asosiy bosqichlarini keltiramiz:

- dekarbonator suyuqligi, yuvuvchi suv va bug‘latish tuzlari eritmasidan sodali eritma tayyorlash;

- kaustifikatorlardagi suspenziyani ketma-ketlikda aralashtirib kaustifikator so‘ndirgichdagi soda eritmasiga oxak bilan ishlov berish;

- quyqani ajratish;

- dekarbonator suyuqligining mahlum qismini olingan quyqa bilan ishlash;

- quyqani yuvish;

- vakuum – bug‘latish apparatlarida NaOH eritmasini bug‘latish;

- bug‘latilgan shelokni filtrlash;

- shelokni 610 g/dm³ kontsentratsiyagacha bug‘latish;

- shelokning keyingi bug‘latilishi;

- kausik sodani so‘ngi bug‘latish va eritish;

- eritilgan natriy ishqorini tindirish va quyish (barobanlarga quyish).
36. misol.

60 nor nisbat Na₂CO₃ va 20 nor nisbat NaOH 85% aktiv kalsiy oksid tutgan oxakdan iborat tuz eritmasi kaustifikator so‘ndirgichga uzatilgandagi moddiy balansini tuzing. (hisobni ixchamlashtirish uchun 1000 kg oxak tarkibiga faqat 850 kg CaO va 150 kg CaCO₃ kiradi deb qabul qiling) 1000 kg 92% li kaustik sodaga 1000 kg oxak sarflanadi. Nazariy hisobga qarshi ortiqlik 5% sodali eritma zichligi 1150 kg/m³ so‘ndirgich kaustifikatordagi eritmaning kaustifikatsiyalanishi darajasi 75%. Tashlamalar bilan 85% li oxakning 60 kg. CaCO₃ dan 101 kg, Na₂CO₃ dan 6 kg yo‘qotiladi. Tashlamalar namligi 20%. Tashlamalarni yuvishda 4,8% umumiy ishqorlikli (Na₂CO₃ ga hisoblaganda) 312,1 kg eritma olinadi.

Yechish:

1m³ sodali eritma kaustifikatsiyasiga oxak sarfi A (kg/m³) ni quyidagi formula asosida hisoblaymiz:

Bu yerda: C₁ - Na₂CO₃ hisobida sodali eritmaning umumiy ishqoriyligi, n nisb;

C₂ – sodali eritmadagi NaOH miqdori, n nisb;

K – kaustifikatsiyalashning nazariy darajasi, %;

L – ortiqcha CaO, %;

C_oxak – oxakdagi CaO miqdori, %.
K – nazariy kaustifikatsiya darajasini topish uchun soda eritmasidagi Na₂CO₃ ning foiz miqdorini aniqlaymiz:

Bu yerda 2,65 – eritma kontsentratsiyasini n nisb dan g/dm³ yoki kg/m³ ga o‘tkazish koeffitsienti;

1150 – eritma zichligi, kg/m³.

7-rasm. Berilgan eritmada NaCO₂ tarkibini kaustifikatsiya darajasini nazariy bog‘liqligi

7. rasmdan bu kontsentratsiyadagi eritmani kaustifikatsiyalashning nazariy darajasi 93% ga tengligini topamiz.

Bundan: kg/m³
1000 kg kaustik soda uchun soda eritmasi sarfi

1000/94,1=10,6m³/t yoki 10,6 ∙ 1,15 = 12,2 t ni tashkil etadi.

Eritma tarkibi, kg:
Na₂CO₃ 10,6 ∙ 60 ∙ 2,65 = 1685

NaOH 10,6 ∙ 20 ∙ 2,0 = 424

H₂O 12200 – 1685 – 424 = 10091
(1,65 va 2,0 - Na₂CO₃ va NaOH kontsentartsiyasini n nisbatdan g/dm³ yoki kg/m³ ga o‘tkazish koeffitsienti).
Soda eritmasidagi ishqorning umumiy miqdori:

1685+424 ∙ 106/2∙40 = 2247 kg

Bu yerda: 106 va 40 - Na₂CO₃ va NaOH ning molekulyar massasi
CaO ni so‘ndirish uchun suv sarfi: 850 (18/56) = 273 kg
Kaustifikatsiyalash darajasi 75% bo‘lganda so‘ndirgich kaustifikatsiyadan so‘ng eritmada

0,25 ∙ 2247 = 562 kg Na₂CO₃

0,75 ∙ 2247 ∙ 80/106 = 1273 kg NaOH mavjud.
Kaustifikatsiyalash natijasida
1273 – 424 = 849 kg NaOH hosil bo‘ladi.
849 kg NaOH hosil bo‘lishiga sarflangan:
Na₂CO₃ 849 ∙ 106/2∙40= 1123 kg
Ca(OH)₂ 849 ∙ 74/2 ∙ 40 = 786 kg
Bunda hosil bo‘lgan CaCO₃ : 849 (100/2∙40) = 1060,2 kg
Tashlamalar bilan yo’qotilayotgan Ca(OH)₂ miqdori:
60 ∙ 0,85 ∙ 74/56 = 67,4 kg
Bu yerda: 74 va 56 - Ca(OH)₂ va CaO molekulyar massasi.
Tashlamalar bilan:
Na₂CO₃ 0,25 ∙ 6 = 1,5 kg
NaOH 0,76 ∙ 6 ∙ 2 ∙ 40/100 = 3,4 kg
H₂O 20(67,4+101+3,4+1,5)/80=43,3 kg chiqib ketadi.
Yuvuvchi suvlar bilan chiqib ketadigan ishqor, kg:
Na₂CO₃ hisobiga 312,1 ∙ 4,8/100 = 15
SHuningdek,

Na₂CO₃ 0,25 ∙ 15 = 3,8

NaOH 0,75 ∙ 15 ∙ 2∙40/106 = 8,5
Bu ishqorlar erigan suv miqdori
312,1 – 8,5 – 3,8 = 299,9 kg
1 – kaustifikatorga suspenziya bilan chiqariladigan reagentlar miqdori, kg:

Na2CO3	1685-1123-1,5-3,8=556,7
NaOH	1273-3,4-8,5=1261,1
Ca(OH)2	1123-67,4-786=269,6
CaCO3	150+1060,2+101=1109,2
H2O	10091-273-43,3=9774,7

So‘ndirgich kasutifikatorning moddiy balansini tuzamiz (1000 kg kaustik sodaga)

Кеlish	kg	Sаrf	kg
Soda eritmasi bilan		Kаustifikatorga suspenziya bilan
Na2CO3	1685	Na2CO3	556,7
NaOH	424	NaOH	1261,1
H2O	10091	Ca(OH)2	269,6
		CaCO3	1109,2
		H2O	9774,7
Jami	12200	Jami	12971,3
Охаk bilan		Tashlamalar bilan
СаО	850	Na2CO3	1,2
СаСО3	150	NaOH	3,4
Жами	1000	CaCO3	101,0
Таshlamaлlаrni uvish uchun suv bilan		Ca(OH)2	67,4
Н2О	300	H2O	43,3
		Jаmi	216,6
		Uvuvchi suvlar bilan
		Na2CO3	3,8
		NaOH	8,5
		H2O	299,9
		Jаmi	312,1
Umumiy	13500	Umumiy	13500

Мustaqil ish bajarish uchun topshiriqlar

№	Unumdorlik,kg	СаО	СаСО3
1	1100	935	165
2	1200	1020	180
3	1300	1105	195
4	1400	1190	210
5	1500	1275	225
6	1600	1360	240
7	1700	1445	255
8	1800	1530	270
9	1900	1615	285
10	2000	1700	300
11	2100	1785	315
12	2200	1870	330
13	2300	1955	345
14	2400	2040	360
15	2500	2125	375
16	2600	2210	390
17	2700	2295	405
18	2800	2380	420
19	2900	2465	435
20	3000	2550	450
21	3100	2635	465
22	3200	2720	480
23	3300	2805	495
24	3400	2890	510
25	3500	2975	525
26	3600	3060	540
27	3700	3145	555
28	3800	3230	570
29	3900	3315	585
30	4000	3400	600

37. misol.

Yuqoridagi misol shartlaridan kelib chiqib kaustifikatorning unga so‘ndirgich kaustifikatsiyasidan kaustifikatsiya darajasi 75% ga teng bo‘lgan eritma kelgandagi moddiy balansini tuzing. Kaustifikatordan so‘ng eritmaning kaustifikatsiyalash darajasi 85%.

Yechish: birinchi kaustifikatsiya kaustifikatorlaridan oqib chiquvchi suspenziyadagi ishqorning umumiy miqdori (Na₂CO₃ ga nisb hisob)
556,7+1261,1∙ 1∙ 106/2∙40 = 2226,7 kg
85% darajasi kaustifikatsiyalash darajasida suspenziya:
Na₂CO₃ 0,15 ∙ 2226,7 = 334 kg
NaOH 0,85 ∙ 2226,7 ∙ 2∙40/106 = 1429,2 kg tutadi.
Kaustifikatsiyalash natijasida
NaOH 1429,2 – 1261 = 168,1 kg
CaCO₃ 168,1 ∙ 100/2∙40 = 210,9 kg hosil bo‘ladi.
(100 - CaCO₃ molekulyar massasi)
Suspenziyadagi CaCO₃ ning umumiy miqdori.
1109,2+210,9 = 1320,1 kg
Bunda
Na₂CO₃ 168,1 ∙ 106/2∙10 = 224 kg
Ca(OH)₂ 168,1 ∙ 74/2∙40 = 156,3 kg tahsirlashadi.
Suspenziyada qolgan Ca(OH)₂ : 269,6 – 156,3 = 113,3 kg
1 – kaustifikatsiya kaustifikatorning moddiy balansini tuzamiz:

Kelish	kg	Sarf	kg
So‘ndirish kaustifikatordan suspenziya bilan		Tindirgichga suspenziya
Na2CO3	556,7	Na2CO3	334
NaOH	1261,1	NaOH	1429,2
Ca(OH)2	269,6	Ca(OH)2	113,3
CaCO3	1109,2	CaCO3	1320,1
H2O	9774,7	H2O	9774,7
Jami	12971,3	Jami	12971,3

38. misol.

1 – kaustifikatsiya quyqa tindirishning sutkalik unumdorligini oxakni quyish xaroratiga bog‘liqligi qanday? Tindirgich diametri 9 m. Shelokdagi NaOH miqdori 14%, shelokning zichligi 1160 kg/m³ quyqaning oxakni kuydirish xaroratiga bog‘liq cho‘kish tezligi (w).

t⁰C 900 1000 1200
w ∙ 10⁵, m/s 3,1 3,7 4,3

Yechish:
Suspenziyaning tindirgich yuzasida notekis tarqalishidan foydalanib
V=Fw∙24∙3600 xolda yozish mumkin.
Bu yerda: V – tindirgich unumdorligi, m³/ sut.
F – tindirgich yuzasi, m²
Tindirgich yuzasi F=0,785 ∙ 9² = 63,7 m² ga teng.

Bu ko‘rsatkichni yuqorida keltirilgan formulaga qo‘yib turli xaroratda oxaktoshni quydirish, tindirgichning eritma bo‘yicha sutkalik unumdorligini hisoblaymiz (m³/sut)

V₉₀₀= 63,7 ∙ 3,1 ∙ 10^-5 ∙ 24 ∙ 3600 = 170,6
V₁₀₀₀= 63,7 ∙ 3,7 ∙ 10^-5 ∙ 24 ∙ 3600 = 203,6
V₁₂₀₀= 63,7 ∙ 4,3 ∙ 10^-5 ∙ 24 ∙ 3600 = 236,6
100% li NaOH ga nisbatan tindirgich (A) ning sutkalik unumdorligi.
A₉₀₀= 170,7 ∙ 0,14 ∙ 1160 = 27700
A₁₀₀₀= 203,6 ∙ 0,14 ∙ 1160 = 33060
A₁₂₀₀= 236,6 ∙ 0,14 ∙ 1160 = 38400 kg/sutkani tashkil etadi.